电力电子(1)
电力电子技术实验指导书(1).docx
《电力电子技术》实验指导书电力电子实验室编华北电力大学二00六年十月1. 实验总体目标《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业必修的专业基础课。
本实验是《电力电子技术》课程内实验，实验的主要目的是使学生在学习的过程屮通过实验环节进一步加深对电力电子电路工作原理的认识和理解，掌握测试电力电子电路的技能和方法，为后续课程打好基础。
2. 适用专业电气工程及其自动化以及和关各专业本科3・先修课程模拟电子技术基础，数字电子技术基础4.实验课时分配5. 实验环境实验室要求配有电力电子专用实验台，示波器，万用表等实验设备。
6. 实验总体要求掌握电力电子电路的测试和实验方法，拿握双踪示波器的使用方法；通过对实验电路的波形分析加深对电力电子电路工作原理的理解，建立电力电子电路的整体概念。
7. 本实验的重点、难点及教学方法建议《电力电子技术》实验的重点是：熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握常用电力电子电路的拓扑、工作原理、控制方法和实验方法。
《电力电子技术》实验的难点是：电力电子电路的工作原理的理解和示波器的使用方法。
教学方法建议：在开始实验之前，通过多媒体设备对实验原理及实验方法进行讲解，同时对示波器的使用方法进行详细的讲解，对以通过实验演示的形式加深学牛对于实验内容的理解。
实验一、电力电子器件特性实验 (4)实验二、整流电路实验 (8)实验三、直流斩波电路实验（一）11实验四、直流斩波电路实验（二）14实验五、SPWM逆变电路实验17实验一、电力电子器件特性实验一、实验目的1 •熟悉MOSFET主要参数与开关特性的测童方法2.熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。
二、实验类型（验证型）木实验为验证型实验，通过实验对MOSFET和IGBT的主要参数和特性的测量，验证其开关特性。
三、实验仪器1 • MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与IGBT器件及英驱动电路部分2.双踪示波器3.毫安表4.电流表5.电压表四.实验原理MOSFET主要参数的测量电路原理图如图所示。
《电力电子技术》第1章课后习题答案
晶闸管导通的条件是什么由导通变成关断的条件是什么答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正朝阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或： u AK>0且 u GK>0。
要使晶闸管由导通变成关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到凑近于零的某一数值以下，即降到保持电流以下，即可使导通的晶闸管关断。
1.2晶闸管非正常导通方式有几种（常有晶闸管导通方式有 5 种，见课本 14 页，正常导通方式有：门级加触发电压和光触发）答：非正常导通方式有：(1)Ig=0 ，阳极加较大电压。
此时漏电流急剧增大形成雪崩效应，又经过正反响放大漏电流，最后使晶闸管导通；(2)阳极电压上率 du/dt 过高；产生位移电流，最后使晶闸管导通(3)结温过高；漏电流增大惹起晶闸管导通。
试说明晶闸管有那些派生器件。
答：晶闸管派生器件有：（1）快速晶闸管，（2）双向晶闸管，（3）逆导晶闸管，（4）光控晶闸管GTO 和一般晶闸管同为PNPN结构，为何GTO能够自关断，而一般晶闸管不可以答:GTO 和一般晶闸管同为PNPN 结构 , 由 P1N1P2 和 N1P2N2构成两个晶体管V1、 V2 分别拥有共基极电流增益α 1和α２，由一般晶闸管的解析可得，α 1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。
α 1 +α 2 ＞ 1两个等效晶体管过饱和而导通；α 1 +α 2 ＜ 1 不可以保持饱和导通而关断。
GTO 之因此能够自行关断 , 而一般晶闸管不可以, 是因为GTO 与一般晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不一样：1 ） GTO 在设计时α 2较大 , 这样晶体管T2 控制敏捷 , 易于 GTO 关断 ;2)GTO 导通时α 1 + α2的更凑近于 l,一般晶闸管α 1 + α 2 ≥ , 而 GTO 则为α 1+α 2 ≈， GTO 的饱和程度不深 , 凑近于临界饱和 , 这样为门极控制关断供给了有益条件;3)多元集成结构使每个 GTO 元阴极面积很小 , 门极和阴极间的距离大为缩短 , 使得 P2 极区所谓的横向电阻很小,从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
电力电子技术试题及答案一
电力电子技术试题（第一章）一、填空题1、普通晶闸管内部有PN 结,，外部有三个电极，分别是极极和极。
1、两个、阳极A、阴极K、门极G。
2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。
2、正向、触发。
3、晶闸管的工作状态有正向状态，正向状态和反向状态。
3、阻断、导通、阻断。
4、某半导体器件的型号为KP50 —7 的，其中KP 表示该器件的名称为，50 表示，7 表示。
4、普通晶闸管、额定电流50A、额定电压100V。
5、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
5、维持电流。
6、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会。
6、减小。
7、按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为性负载，性负载和负载三大类。
7、电阻、电感、反电动势。
8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。
8、减小、并接、续流二极管。
9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角、电流波形不连续、呈状、电流的平均值。
要求管子的额定电流值要些。
9、小、脉冲、小、大。
10、单结晶体管的内部一共有个PN 结，外部一共有3 个电极，它们分别是极、极和极。
10、一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2。
11、当单结晶体管的发射极电压高于电压时就导通；低于电压时就截止。
11、峰点、谷点。
12、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压，保证在管子阳极电压每个正半周内以相同的被触发，才能得到稳定的直流电压。
12、同步、时刻。
13、晶体管触发电路的同步电压一般有同步电压和电压。
13、正弦波、锯齿波。
14、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用与一个或几个的叠加，利用改变的大小，来实现移相控制。
14、正弦波同步电压、控制电压、控制电压。
15、在晶闸管两端并联的RC 回路是用来防止阳”接法。
（×）损坏晶闸管的。
9、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。
东大14秋学期《电力电子电路Ⅰ》在线作业1 答案
D. IGCT、GTO、TRIAC、IPM
?
正确答案：B
3.三相桥式全控整流电路，电阻性负载，（）是ud波形连续和断续的分界点。
A. 30°
B. 60°
C. 90°
D. 120°
?
正确答案：B
4.自然换流点在相电压波形正半周轮廓线交点的电路是（）。
A.三相零式共阴极组整流电路
B.三相零式共阳极组整流电路
C.三相桥式全控整流电路
D5.单相全波可控整流电路，大电感负载，晶闸管的电流有效值是（）。
A.
A
B.
B
C.
C
D.
D
?
正确答案：D
6. 180°导电型交-直-交电压变频器，任意时刻有（）导通。
A.一只开关管
B.两只开关管
C.三只开关管
D.四只开关管
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
2.交流调压电路的主要作用是把一种频率的交流电转化为另一种频率的交流电。
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
3.门极可关断晶闸管GTO是电压控制型器件。
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
4.电流型交-直-交变频器中间滤波环节采用大电感滤波。
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
5.半控桥式晶闸管电路，可以组成反并联可逆电路。
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
?
正确答案：B
10.电压与电流波形相同的是（）。
A.三相半波整流电路，电阻性负载
B.三相半波整流电路，电感性负载
C.单相全控桥式整流电路，电感性负载
电力电子技术的主要内容1
电⼒电⼦技术的主要内容1电⼒电⼦技术的主要内容将电⼦技术和控制技术引⼊传统的电⼒技术领域，利⽤半导体电⼒开关器件组成各种电⼒变换电路实现电能的变换和控制称为电⼒电⼦技术。
电⼒电⼦技术主要包括电⼒电⼦器件、变流电路和控制技术三个部分，其中电⼒电⼦技术是基础，变流电路是电⼒电⼦技术的核⼼。
主要研究电⼒电⼦器件的应⽤、电⼒电⼦电路的电能变换原理以及控制技术及电⼒电⼦装置的开发与应⽤。
1、电⼒电⼦器件1.1电⼒电⼦器件是指可直接⽤于主电路中实现电能变换或控制的电⼦器件，它是电⼦器件的⼀⼤分⽀，能承受⾼电压和⼤电流，是弱电控制强电的纽带。
1.2电⼒电⼦器件的分类1.2.1按可控性分类根据控制信号对器件控制程度可将电⼒电⼦器件分为三类：（1）不可控器件，不能⽤控制信号来控制其导通、关断的电⼒电⼦器件，如电⼒⼆极管。
（2）半控型器件，能⽤控制信号控制其导通，但不能控制其关断的电⼒电⼦器件称为半控型器件，主要有晶闸管及其⼤部分派⽣器件（GTO除外）。
（3）全控型器件，能⽤控制信号控制其导通，⼜能控制其关断的电⼒电⼦器件称为半控型器件，⼜称为⾃关断器件。
如绝缘栅双极晶体管（IGBT）和电⼒场效应晶体管（P-MOSFET）等。
1.2.2按驱动信号类型分类（1）电流驱动型，通过控制极注⼊或抽出电流来实现导通或关断控制的。
如门极可关断晶闸管（GTO）、电⼒晶体管（GTR）。
（2）电压驱动型，通过在控制端和公共端之间加⼀定的电压信号就能实现导通或关断控制的，如电⼒场效应晶体管（P-MOSFET）、集成门集换流晶闸管（IGCT）。
1.2.3按器件内部载流⼦参与导电情况分类（1）单极型器件，由⼀种载流⼦参与导电的器件，如电⼒场效应晶体管（P-MOSFET）、静电感应晶体管（SIT）。
（2）双极型器件，由电⼦和空⽳两种载流⼦参与导电的器件，如电⼒晶体管（GTR）、静电感应晶闸管（SITH）、MOS控制晶闸管（MCT）。
1.3常⽤电⼒电⼦器件1.3.1电⼒⼆极管具有⼀个PN结和阳极A、阴极K的两层两端半导体器件。
电力电子第1章 习题-带答案
第1章习题
第1部分：填空题
1.电力电子技术是使用__电力电子______器件对电能进行__变换和控制___的技术。
2. 电力电子技术是应用在__电力变换领域______ 的电子技术。
3. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将__电压______、_电流_______、__频率______、_相位_______、_相数_______中的一项以上加以改变。
4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在_开关_______状态，这样才能降低___损耗_____。
5. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：___电力电子器件制造_____________ 技术和_变流_______技术。
6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成___电力变换__________电路和对其进行控制的技术，以及构成_ 电力电子_______装置和__电力电子______系统的技术。
第2部分：简答题
1. 什么是电力电子技术？
答：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？
答：电能变换电路在输入与输出之间将电能，电流，频率，相位，相数种的一相加以变换。
电能变换电路中理想开关应满足切换时开关时间为零，使用寿命长，而机械开关不能满足这些要求。
3. 电力电子变换电路包括哪几大类？
答：交流变直流-整流；直流变交流-逆变；直流变支路-斩波；交流变交流-交流调压或者变频。
电力电子技术复习资料（1）
电力电子技术复习资料填空题1. 电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
（1）2. 电力电子技术是应用在电力变换领域的电子技术。
（1）3. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将电压、电流、频率、相位、相数的一项以上加以改变。
4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在开关状态，这样才能降低损耗。
5. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：电力电子器件制造技术和变流技术。
6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构电力电子装置和电力电子系统的技术。
7. 电力电子器件是直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
8.处理信息的电子器件一般工作于放大状态，而电力电子器件一般工作在开关状态。
9.主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。
10.电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。
11.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件、半控器件、全控器件。
12. 按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：电流驱动型、电压驱动型。
13. 电力二极管的工作特性可概括为 单向导电性 。
14.电力二极管的主要类型有 普通二极管 、快恢复二极管 、 肖特基二极管 。
15. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为 1K Hz 以下的整流电路。
其反向恢复时间较长，一般在 5μs 以上。
16. 快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较长，一般在 5μs 以下。
17.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在 10～40ns ns之间18.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为 维持电流 。
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为 擎住电流 。
对同一晶闸管来说，通常L I 约为H I 的称为 2~4 倍。
电力电子技术复习范围 (1)
一．1．电力电子技术通常可分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。
2．在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为矩形波。
3．PWM逆变电路的控制方法有计算法和调制法两种。
其中调制法又可以分为异步调制和同步调制两种。
4．为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态，当器件的工作频率较高时，开关损耗会成为主要的损耗。
5．单相桥式全控整流电路，在交流电源一个周期里，输出电压脉动 3 次。
6．在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为载波比，当它为常数时的调制方式称为同步调制。
7．有源逆变指的是把直流能量转变成交流能量后送给电网的装置。
8．SPWM脉宽调制型变频电路的基本原理是：对逆变电路中开关器件的通断进行有规律的调制，使输出端得到一系列幅值相等脉冲列来等效正弦波。
9．具有自关断能力的电力半导体器件称为全控型器件。
10．晶闸管的伏安特性指的是阳极电压和阳极电流的关系。
11．改变频率的电路称为变频电路，变频电路可以分为交交变频电路和交直交变电路两种类型，前者又称为直接变频电路，后者又称为间接变频电路。
12．三相桥式全控整流电路中带大电感负载，控制角α的范围是 0°到90°。
13．直流斩波电路是一种变换电路。
14．在单相半控桥式带电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是防止失控现象产生。
15．三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0°时，输出的负载电压平均值为2.34U2 。
16.单相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为________，三相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为_____0°~120°_______.17．对于单相全波电路，当控制角0<α<90°时，电路工作在_____整流_______状态，当控制角90°<α<180°时，电路工作在_____逆变_______状态。
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承載大電流，1~300A 更快速 on-off 切換特性， 較低導通電壓， 0.25~0.3V 反向耐壓較低， 45~100V
功率元件之介紹
磁性元件之介紹
電感器
變壓器
開關元件之介紹
BjT
■ IGBT
MOSFET ■ SCR
GTO
■ TRIAC
整流元件之介紹
二極体
蕭特基二極体
電磁學原理(一)
• 法拉第定律：若通過導體之總磁通量有變 化，導体會感應一電壓。此感應電動勢與 總磁通之變化量成正比，但方向相反 。
電磁學原理(二)
• 如圖
電感器(二)
• 電感儲存能量密度
• 電感總儲存能量
變壓器(一)
• 變壓器：具電氣隔離且磁藕合的多組電感 所組成的元件。
• 繞組的端點處（以點號為標記）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ電壓的 等極性處。
• 各繞組的外加電壓或感應電壓為：
• 儲存於磁芯的能量
變壓器(二)
• 如圖為三組繞組所組成之變壓器。左邊繞組稱為一 次繞組（一次側），其它稱為二次繞組（二次側）
功率MOSFET(二)
• 低頻等效電路： • • 中高頻等效電路
功率MOSFET(三)
• 導通狀態特性
導通損失為：
臨界電壓 ：
導通內阻
：
• 截止狀態特性
■
■
功率MOSFET(四)
• 安全操作區
功率MOSFET(五):常見參數
閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(一)
• 符號
• I-V特性曲線：
閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(二)
• 等效電路
• 安全操作區
閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(三)
• 常見參數
閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(四)
• 常見參數
功率二極体(一)
快速功率二体
承載大電流 具高逆向電壓 ＞＝400V 快速 on-off切換特性，蕭特基二極体（Schottky diod）
理想兩繞組變壓器
• 磁芯為均勻同質＝＞兩側電壓比 • 變壓器不儲存能量＝＞兩側電流比 • 兩側繞組阻抗比
非理想兩繞組變壓器(一)
• 考慮漏磁、各繞組的串聯電組、渦流損失及磁滯 損失。如圖
非理想兩繞組變壓器(二)
• 一次側、二次側電壓可分別表示為：
•或
功率MOSFET(一)
• 符號：
• I-V特性曲線：
電流 I
磁通 Φ
電阻
磁阻
關係式
關係式
電感器(一)
• 電感：儲存能量於磁場之元件 • 電感L、總磁通λ及電流i之關係
具均質磁導率磁芯的電感(一)
• 環型磁芯，如圖：
L：電感，單位：亨利（henry） N：線圈闸數 A：磁路之截面積 l：磁路長度
具均質磁導率磁芯的電感(二)
• E型磁芯，如圖：
具異質磁導率磁芯的電感
• 安培定律：磁場強度 沿封閉路徑 的線績 分等於通過該路徑包圍之表面總電流 。
電磁學原理(三)
• 磁場強度與磁通密度В之關係
電磁學原理(四)
• 常見物質之 表：
電磁學原理(五)
• 磁通量Ф與磁通密度В之關係
• 常見磁學單位一覽表
電磁學原理(六)
• 磁路：利用電路之關念分析磁性元件
電路
磁路
電壓（電動勢）V 磁動勢 NI
电力电子(1)
2020年7月8日星期三
電力電子簡介(一)
目的：控制一功率源到一負載之間之電功 率轉換
種類：
交流直流(AC DC) 直流直流(DC DC) 直流交流(DC AC) 交流交流(AC AC)
電力電子簡介(二)
設計考量點：
效率之考量 功率半導体之選用
種類 額定電壓值 額定電流值
溫度之考量 電氣之隔離